Koncept ekosystémov. Doktrína biogeocenóz
Pojem „ekosystém“ zaviedol v roku 1935 anglický botanik A. Tensley. Týmto pojmom označil akýkoľvek súbor organizmov, ktoré žijú spolu, ako aj ich prostredie. Jeho definícia zdôrazňuje prítomnosť vzájomnej závislosti, vzťahov, kauzálnych vzťahov, ktoré existujú medzi abiotickým prostredím a biologickým spoločenstvom, pričom ich spája do akéhosi funkčného celku. Ekosystém je podľa biológov súbor rôznych populácií rôznych druhov, ktoré žijú v spoločnom priestore, ako aj neživé prostredie, ktoré ich obklopuje.
Biogeocenóza je prirodzený útvar s jasnými hranicami. Skladá sa zo súboru biocenóz (živých bytostí), ktoré zaberajú určité miesto. Napríklad pre vodné organizmy je týmto miestom voda, pre tých, ktorí žijú na súši, je to atmosféra a pôda. Nižšie sa pozrieme na to, čo vám pomôže pochopiť, čo to je. Tieto systémy si podrobne popíšeme. Dozviete sa o ich štruktúre, o tom, aké typy existujú a ako sa menia.
Biogeocenóza a ekosystém: rozdiely
Do určitej miery sú pojmy „ekosystém“ a „biogeocenóza“ jednoznačné. Nie vždy sa však objemovo zhodujú. Biogeocenóza a ekosystém spolu súvisia ako menej široký a širší pojem. Ekosystém nie je spojený s určitou obmedzenou oblasťou zemského povrchu. Tento koncept je možné aplikovať na všetky stabilné systémy neživých a živých zložiek, v ktorých dochádza k vnútornému a vonkajšiemu obehu energie a látok. Ekosystémy napríklad zahŕňajú kvapku vody s mikroorganizmami, kvetináč, akvárium, biofilter, prevzdušňovaciu nádrž, vesmírnu loď. Nemožno ich však nazvať biogeocenózami. Ekosystém môže zahŕňať niekoľko biogeocenóz. Obráťme sa na príklady. Je možné rozlíšiť biogeocenózy oceánu a biosféry ako celku, pevniny, pásu, pôdno-klimatického regiónu, zóny, provincie, okresu. Nie každý ekosystém teda možno považovať za biogeocenózu. Prišli sme na to pohľadom na príklady. Ale akúkoľvek biogeocenózu možno nazvať ekologickým systémom. Dúfame, že teraz rozumiete špecifikám týchto pojmov. „Biogeocenóza“ a „ekosystém“ sa často používajú ako synonymá, ale stále je medzi nimi rozdiel.
Vlastnosti biogeocenózy
Mnoho druhov zvyčajne žije v ktoromkoľvek z uzavretých priestorov. Vzniká medzi nimi zložitý a neustály vzťah. Inými slovami, rôzne druhy organizmov, ktoré existujú v určitom priestore, vyznačujúce sa komplexom špeciálnych fyzikálno-chemických podmienok, sú zložitým systémom, ktorý v prírode pretrváva viac či menej dlho. Pri objasňovaní definície poznamenávame, že biogeocenóza je spoločenstvo organizmov rôznych druhov (historicky založených), ktoré úzko súvisia navzájom a so svojím prostredím, výmenou energie a látok. Špecifickou charakteristikou biogeocenózy je, že je priestorovo obmedzená a skôr homogénna z hľadiska druhového zloženia živých bytostí v nej zahrnutých, ako aj z hľadiska komplexu rôznych.Existencia ako integrálny systém zabezpečuje stály prísun slnečného žiarenia. energie do tohto komplexu. Hranica biogeocenózy je spravidla stanovená pozdĺž hranice fytocenózy (rastlinného spoločenstva), ktorá je jej najdôležitejšou zložkou. Toto sú jeho hlavné črty. Úloha biogeocenózy je veľká. Na jej úrovni prebiehajú všetky procesy toku energie a cirkulácie látok v biosfére.
Tri skupiny biocenózy
Hlavná úloha pri realizácii interakcie medzi jeho rôznymi zložkami patrí biocenóze, tj živým bytostiam. Delia sa podľa funkcií do 3 skupín – rozkladači, konzumenti a producenti – a úzko spolupôsobia s biotopom (neživá príroda) a navzájom. Tieto živé bytosti sú spojené potravinovými spojeniami, ktoré medzi nimi existujú.
Producenti sú skupinou autotrofných živých organizmov. Spotrebou energie slnečného žiarenia a minerálov z biotopu vytvárajú primárne organické látky. Do tejto skupiny patria niektoré baktérie, ale aj rastliny.
Rozkladače rozkladajú zvyšky odumretých organizmov, ale aj organické látky rozkladajú na anorganické, čím vracajú do biotopu producentmi „stiahnuté“ minerálne látky. Ide napríklad o niektoré druhy jednobunkových húb a baktérií.
Dynamická rovnováha systému
Typy biogeocenózy
Biogeocenóza môže byť prirodzená a umelá. Druhy z nich zahŕňajú agrobiocenózy a mestské biogeocenózy. Pozrime sa bližšie na každý z nich.
Biogeocenóza prirodzená
Všimnite si, že každá prirodzená prirodzená biogeocenóza je systém, ktorý sa vyvíjal dlhú dobu - tisíce a milióny rokov. Preto sú všetky jeho prvky navzájom "lapované". To vedie k tomu, že odolnosť biogeocenózy voči rôznym zmenám v životnom prostredí je veľmi vysoká. „Sila“ ekosystémov nie je neobmedzená. Hlboké a náhle zmeny v podmienkach existencie, znižovanie počtu druhov organizmov (napríklad v dôsledku veľkého výlovu komerčných druhov) vedú k tomu, že môže dôjsť k narušeniu rovnováhy a môže dôjsť k zničené. V tomto prípade dochádza k zmene biogeocenóz.
Agrobiocenózy
Agrobiocenózy sú špeciálne spoločenstvá organizmov, ktoré sa vyvíjajú v oblastiach využívaných ľuďmi na poľnohospodárske účely (výsadba, siatie kultúrnych rastlín). Producenti (rastliny), na rozdiel od biogeocenóz prírodného druhu, sú tu zastúpené jedným druhom plodín pestovaných človekom, ako aj určitým počtom druhov burín. Rozmanitosť (hlodavce, vtáky, hmyz atď.) určuje vegetačný kryt. Ide o druhy, ktoré sa môžu živiť rastlinami rastúcimi na území agrobiocenóz, ako aj v podmienkach ich pestovania. Tieto podmienky určujú prítomnosť iných druhov živočíchov, rastlín, mikroorganizmov a húb.
Agrobiocenóza závisí predovšetkým od ľudskej činnosti (hnojenie, mechanické obrábanie pôdy, zavlažovanie, pesticídy atď.). Stabilita biogeocenózy tohto druhu je slabá - bez ľudského zásahu sa veľmi rýchlo zrúti. Čiastočne je to spôsobené tým, že pestované rastliny sú oveľa rozmarnejšie ako divoké. Preto im nemôžu konkurovať.
Mestské biogeocenózy
Obzvlášť zaujímavé sú mestské biogeocenózy. Ide o ďalší typ antropogénnych ekosystémov. Príkladom sú parky. Hlavné, ako v prípade agrobiocenóz, sú v nich antropogénne. Druhové zloženie rastlín určuje človek. Sadí ich, aj sa o ne a ich spracovanie stará. Najvýraznejšie zmeny vo vonkajšom prostredí sa prejavujú práve v mestách - zvýšenie teploty (od 2 do 7 ° C), špecifické vlastnosti pôdy a zloženia atmosféry, špeciálny režim vlhkosti, osvetlenia a pôsobenia vetra. Všetky tieto faktory tvoria mestské biogeocenózy. Sú to veľmi zaujímavé a špecifické systémy.
Príklady biogeocenózy sú početné. Rôzne systémy sa od seba líšia druhovým zložením organizmov, ako aj vlastnosťami prostredia, v ktorom žijú. Príklady biogeocenózy, ktorým sa budeme podrobne venovať, sú listnatý les a rybník.
Listnatý les ako príklad biogeocenózy
Listnatý les je zložitý ekologický systém. Zloženie biogeocenózy v našom príklade zahŕňa rastlinné druhy, ako sú duby, buky, lipy, hraby, brezy, javory, jaseň, osiky a iné stromy, ktorých lístie padá na jeseň. V lese vyniká niekoľko ich vrstiev: nízke a vysoké dreviny, machový porast, trávy, kríky. Rastliny obývajúce horné vrstvy sú fotofilnejšie. Lepšie odolávajú kolísaniu vlhkosti a teploty ako predstavitelia nižších vrstiev. Mechy, trávy a kríky znášajú tieň. Existujú v lete v súmraku, vznikajú po rozvinutí listov stromov. Podstielka leží na povrchu pôdy. Vzniká z polorozložených zvyškov, vetvičiek kríkov a stromov, opadaného lístia, odumretých tráv.
Lesné biogeocenózy vrátane listnatých lesov sa vyznačujú bohatou faunou. Obýva ich množstvo hrabivých hlodavcov, dravcov (medveď, jazvec, líška) a hrabavých hmyzožravcov. Na stromoch žijú aj cicavce (čipmunk, veverička, rys). Srnčia zver, losy, jelene sú súčasťou skupiny veľkých bylinožravcov. Kance sú rozšírené. Vtáky hniezdia na rôznych úrovniach lesa: na kmeňoch, v kríkoch, na zemi alebo na vrcholkoch stromov a v dutinách. Existuje veľa hmyzu, ktorý sa živí listami (napríklad húsenicami), ako aj drevom (kôrovce). V horných vrstvách pôdy, ako aj v podstielke, žije okrem hmyzu veľké množstvo ďalších stavovcov (roztoče, dážďovky, larvy hmyzu), veľa baktérií a húb.
Rybník ako biogeocenóza
Zvážte teraz rybník. Toto je príklad biogeocenózy, v ktorej je životným prostredím organizmov voda. V plytkej vode jazierok sa usádzajú veľké plávajúce alebo zakoreňujúce rastliny (burina, lekná, trstina). Malé plávajúce rastliny sú rozmiestnené po celom vodnom stĺpci, až do hĺbky, kde preniká svetlo. Ide najmä o riasy, ktoré sa nazývajú fytoplanktón. Niekedy je ich veľa, v dôsledku čoho sa voda zazelená, "rozkvitne". Vo fytoplanktóne sa nachádza veľa modrozelených, zelených a rozsievkových rias. Pulce, larvy hmyzu, kôrovce sa živia rastlinnými zvyškami alebo živými rastlinami. Ryby a dravý hmyz jedia malé zvieratá. A bylinožravé a menšie dravé ryby lovia veľké dravé. V celom jazierku sú rozšírené organizmy, ktoré rozkladajú organickú hmotu (huby, bičíkovce, baktérie). Na dne je ich obzvlášť veľa, keďže sa tu hromadia pozostatky mŕtvych zvierat a rastlín.
Porovnanie dvoch príkladov
Pri porovnaní príkladov biogeocenózy vidíme, aké rozdielne sú ekosystémy rybníka a lesa v druhovom zložení aj vzhľade. Je to spôsobené tým, že organizmy, ktoré ich obývajú, majú odlišný biotop. V rybníku je to voda a vzduch, v lese je to pôda a vzduch. Napriek tomu sú funkčné skupiny organizmov rovnakého typu. V lese sú producentmi machy, bylinky, kríky, stromy; v jazierku - riasy a plávajúce rastliny. V lese medzi spotrebiteľov patrí hmyz, vtáky, zvieratá a iné bezstavovce, ktoré obývajú odpad a pôdu. Medzi konzumentov v jazierku patria rôzne obojživelníky, hmyz, kôrovce, dravé a bylinožravé ryby. V lese sú rozkladače (baktérie a huby) zastúpené suchozemskými formami a v rybníku - vodnými. Poznamenávame tiež, že rybník aj listnatý les sú prirodzenou biogeocenózou. Príklady umelých sme uviedli vyššie.
Prečo sa biogeocenózy navzájom nahrádzajú?
Biogeocenóza nemôže existovať večne. Skôr či neskôr sa to nevyhnutne zmení. K tomu dochádza v dôsledku zmien životného prostredia živými organizmami, pod vplyvom človeka, v procese evolúcie, s meniacimi sa klimatickými podmienkami.
Príklad zmeny biogeocenózy
Uveďme si ako príklad prípad, keď sú príčinou zmeny ekosystémov samotné živé organizmy. Ide o osídlenie skál s vegetáciou. Veľký význam v prvých fázach tohto procesu má zvetrávanie hornín: čiastočné rozpúšťanie minerálov a zmena ich chemických vlastností, deštrukcia. V počiatočných fázach zohrávajú veľmi dôležitú úlohu prví osadníci: riasy, baktérie, modrozelená. Výrobcovia sú v zložení lišajníky a voľne žijúce riasy. Vytvárajú organickú hmotu. Modrozelené odoberajú zo vzduchu dusík a obohacujú ho o prostredie, ktoré je ešte stále nevhodné na bývanie. Lišajníky rozpúšťajú horninu výlučkami organických kyselín. Prispievajú k tomu, že prvky minerálnej výživy sa postupne akumulujú. Plesne a baktérie ničia organické látky vytvorené výrobcami. Posledne menované nie sú úplne mineralizované. Postupne sa hromadí zmes minerálnych a organických zlúčenín a rastlinných zvyškov obohatených dusíkom. Sú vytvorené podmienky pre existenciu košatých lišajníkov a machov. Proces akumulácie dusíka a organickej hmoty sa zrýchľuje, vytvára sa tenká vrstva pôdy.
Vytvára sa primitívne spoločenstvo, ktoré môže existovať v tomto nepriaznivom prostredí. Prví osadníci sú dobre prispôsobení drsným podmienkam skál - odolávajú mrazu, teplu a suchu. Postupne menia svoj biotop, čím vytvárajú podmienky na tvorbu nových populácií. Po objavení sa bylinných rastlín (ďatelina, obilniny, ostrice, zvonček atď.) sa súťaž o živiny, svetlo a vodu zintenzívni. V tomto boji sú priekopnícki osadníci vytláčaní novými druhmi. Kríky sa uspokoja s bylinkami. Svojimi koreňmi držia pôdu na mieste. Lesné spoločenstvá sú nahradené trávovo-krovinnými spoločenstvami.
V priebehu dlhého procesu vývoja a zmien biogeocenózy postupne narastá počet druhov živých organizmov, ktoré sú do nej zahrnuté. Spoločenstvo sa stáva zložitejším, rozvetveným a rozvetveným. Zvyšuje sa rôznorodosť vzťahov, ktoré existujú medzi organizmami. Čoraz viac komunity využíva zdroje životného prostredia. Takže sa zmení na zrelú, ktorá je dobre prispôsobená podmienkam prostredia a má samoreguláciu. V ňom sa populácie druhov dobre rozmnožujú a nie sú nahradené inými druhmi. Opísaná zmena biogeocenóz trvá tisíce rokov. Existujú však zmeny, ktoré sa dejú pred očami len jednej generácie ľudí. Ide napríklad o zarastanie malých nádrží.
Hovorili sme teda o tom, čo je biogeocenóza. Vyššie uvedené príklady s popisom to poskytujú vizuálnu reprezentáciu. Všetko, o čom sme hovorili, je dôležité pre pochopenie tejto témy. Typy biogeocenóz, ich štruktúra, vlastnosti, príklady - to všetko by sa malo študovať, aby sme o nich mali úplný obraz.
1. Pojem biogeocenóza a biogeocenológia
Človek sa vo svojom každodennom živote neustále musí zaoberať špecifickými oblasťami prírodných komplexov, ktoré ho obklopujú: oblasti poľa, lúk, močiarov, nádrží. Akákoľvek časť zemského povrchu alebo prírodný komplex by sa mal považovať za určitú prírodnú jednotu, kde sú všetky vegetácie, fauna a mikroorganizmy, pôda a atmosféra úzko prepojené a navzájom sa ovplyvňujú. Tieto vzťahy je potrebné brať do úvahy pri akomkoľvek ekonomickom využívaní prírodných zdrojov (rastlinných, živočíšnych, pôdnych atď.).
Prírodné komplexy, v ktorých sa vegetácia plne formuje a ktoré môžu existovať samy o sebe, bez ľudského zásahu, a ak ich človek alebo niečo iné poruší, budú obnovené, navyše podľa určitých zákonov. Takéto prírodné komplexy sú biogeocenózy.
Najzložitejšie a najvýznamnejšie prirodzené biogeocenózy sú lesné. V žiadnom prírodnom komplexe, v žiadnom type vegetácie nie sú tieto vzťahy vyjadrené tak ostro a tak mnohostranne ako v lese.
les predstavuje najsilnejší „film života“. Lesy zohrávajú dominantnú úlohu v zložení vegetačného krytu Zeme. Pokrývajú takmer tretinu rozlohy planéty – 3,9 miliardy hektárov. Ak vezmeme do úvahy, že púšte, polopúšte a tundry zaberajú asi 3,8 miliardy hektárov a viac ako 1 miliardu hektárov tvorí odpad, zastavaná a iná neproduktívna pôda, potom je zrejmé, aké dôležité sú lesy pri vytváraní prírodných zdrojov. komplexy a funkciu, ktorú plnia.živá hmota na zemi. Množstvo organickej hmoty sústredenej v lesoch je 1017–1018 ton, čo je 5–10-násobok hmotnosti všetkej bylinnej vegetácie.
Preto sa biogeocenologickým štúdiám lesných systémov pripisoval a pripisuje osobitný význam a termín „biogeocenóza“ navrhol akademik V.N. Sukačev koncom 30-tych rokov. 20. storočie vo vzťahu k lesným ekosystémom. Platí to však vo vzťahu k akémukoľvek prírodnému ekosystému v akejkoľvek geografickej oblasti Zeme.
Definícia biogeocenózy podľa V. N. Sukačeva (1964: 23) sa považuje za klasický - „... ide o súbor homogénnych prírodných javov (atmosféra, horniny, vegetácia, fauna a svet mikroorganizmov, pôdne a hydrologické pomery) na známom rozsahu zemského povrchu, ktorý má osobitné špecifikum interakcie týchto zložiek a určitého typu metabolizmu a energie: medzi sebou navzájom a s inými prírodnými javmi a predstavujú vnútornú protichodnú jednotu, ktorá je v neustálom pohybe a vývoji...“.
Táto definícia odráža celú podstatu biogeocenózy, vlastnosti a charakteristiky, ktoré sú jej vlastné:
biogeocenóza musí byť homogénna vo všetkých ohľadoch: živá a neživá hmota: vegetácia, zver, populácia pôdy, reliéf, materská hornina, vlastnosti pôdy, hĺbka a režimy podzemných vôd;
každá biogeocenóza je charakterizovaná prítomnosťou špeciálneho, iba vlastného typu metabolizmu a energie,
všetky zložky biogeocenózy sa vyznačujú jednotou života a jeho prostredia, t.j. vlastnosti a vzorce životnej aktivity biogeocenózy sú určené jej biotopom, takže biogeocenóza je geografický pojem.
Okrem toho by každá špecifická biogeocenóza mala:
Buďte vo svojej histórii homogénni;
Byť dostatočne dlhodobo etablovanou formáciou;
Jasne sa líšia vegetáciou od susedných biogeocenóz a tieto rozdiely by mali byť prirodzené a ekologicky vysvetliteľné.
Príklady biogeocenóz:
Forbský dubový les na úpätí deluviálneho svahu južnej expozície na horskej hnedolesnej stredne hlinitej pôde;
Obilná lúka v dutine na hlinitých rašelinových pôdach,
Forbská lúka na vysokej riečnej nive na nivnej hlinitej stredne hlinito-hlinitej pôde,
Lišajník smrekovec na Al-Fe-humus-podzolových pôdach,
Les zmiešaný listnatý s porastom liany na severnom svahu na hnedých lesných pôdach a pod.
Jednoduchšia definícia:"Biogeocenóza je celý súbor druhov a celý súbor zložiek neživej prírody, ktoré určujú existenciu daného ekosystému s prihliadnutím na nevyhnutný antropogénny vplyv." Posledný dodatok, berúc do úvahy nevyhnutný antropogénny vplyv, je poctou modernosti. V čase V.N. Sukačeva, nebolo potrebné pripisovať antropogénny faktor hlavným environmentálnym faktorom, ktorým je teraz.
Oblasť vedomostí o biogeocenózach sa nazýva biogeocenológia. Na ovládanie prírodných procesov je potrebné poznať vzorce, ktorým podliehajú. Tieto zákonitosti študuje množstvo vied: meteorológia, klimatológia, geológia, pedológia, hydrológia, rôzne odbory botaniky a zoológie, mikrobiológia atď. Biogeocenológia na druhej strane výsledky uvedených vied zovšeobecňuje, syntetizuje z určitého uhla pohľadu. , pričom sa zameriava na vzájomné pôsobenie zložiek biogeocenóz a odhaľuje všeobecné vzorce, ktorými sa tieto interakcie riadia.
Predmetom štúdia biogeocenológie je biogeocenóza.
Predmetom štúdia biogeocenológie je vzájomné pôsobenie zložiek biogeocenóz a všeobecné zákony, ktorými sa tieto interakcie riadia.
2. Komponentné zloženie biogeocenóz
Zložky biogeocenózy neexistujú len vedľa seba, ale aktívne sa navzájom ovplyvňujú. Hlavnými a povinnými zložkami sú biocenóza a ekotop.
Biocenóza alebo biologické spoločenstvo - súbor troch spolu žijúcich zložiek: vegetácia (fytocenóza), živočíchy (zoocenóza) a mikroorganizmy (mikroocenóza).
Každá zo zložiek je zastúpená mnohými jedincami rôznych druhov. Úloha všetkých zložiek: rastlín, živočíchov a mikroorganizmov v biocenóze je rôzna.
Rastliny teda svojou nehybnosťou tvoria relatívne stálu štruktúru biocenózy, zatiaľ čo živočíchy nemôžu slúžiť ako štrukturálny základ spoločenstva. Mikroorganizmy, hoci väčšina z nich nie je prichytená k substrátu, sa pohybujú nízkou rýchlosťou; voda a vzduch ich pasívne prenášajú na značné vzdialenosti.
Zvieratá sú závislé na rastlinách, pretože nedokážu vytvoriť organickú hmotu z anorganickej hmoty. Niektoré mikroorganizmy (všetky zelené aj množstvo nezelených) sú v tomto smere autonómne, pretože sú schopné budovať organickú hmotu z anorganickej hmoty pomocou energie slnečného žiarenia alebo energie uvoľnenej počas chemických oxidačných reakcií.
Mikroorganizmy (mikróby, baktérie, prvoky) zohrávajú dôležitú úlohu pri rozklade odumretej organickej hmoty na minerály, teda v procese, bez ktorého by normálna existencia biocenóz nebola možná. Pôdne mikroorganizmy môžu zohrávať významnú úlohu v štruktúre suchozemských biocenóz.
Rozdiely (biomorfologické, ekologické, funkčné atď.) v charakteristikách organizmov, ktoré tvoria tieto tri skupiny, sú také veľké, že metódy ich štúdia sa výrazne líšia. Preto je existencia troch odborov poznania - fytocenológie, zoocenológie a mikrobiocenológie, ktoré študujú fytocenózy, zoocenózy a mikrobiálne cenózy, celkom legitímna.
Ecotop- miesto života alebo biotop biocenózy, akýsi "geografický" priestor. Tvorí ho jednak pôda s charakteristickým podložím, s lesnou podstielkou a tiež s tým či oným množstvom humusu (humus); na druhej strane atmosféra s určitým množstvom slnečného žiarenia, s takým či onakým množstvom voľnej vlhkosti, s charakteristickým obsahom oxidu uhličitého vo vzduchu, rôznych nečistôt, aerosólov a pod., vo vodných biogeocenózach namiesto tzv. atmosféra, voda. Úloha životného prostredia vo vývoji a existencii organizmov je nepochybná. Jeho jednotlivé časti (vzduch, voda a pod.) a faktory (teplota, slnečné žiarenie, výškové gradienty a pod.) sa nazývajú abiotické, alebo neživé zložky, na rozdiel od biotických zložiek, ktoré predstavuje živá hmota. V.N. Sukačev nepripisoval fyzikálne faktory komponentom, zatiaľ čo iní autori áno (obr. 5).
Biotop- ide o ekotop pretvorený biocenózou pre „sám“. Biocenóza a biotop fungujú v nepretržitej jednote. Rozmery biocenózy sa vždy zhodujú s hranicami biotopu, teda s hranicami biogeocenózy ako celku.
Zo všetkých zložiek biotopu je pôda najbližšie k biogénnej zložke biogeocenózy, pretože jej pôvod priamo súvisí so živou hmotou. Organická hmota v pôde je produktom životne dôležitej aktivity biocenózy v rôznych štádiách transformácie.
Spoločenstvo organizmov je od začiatku existencie ohraničené biotopom (u ustríc hranicami plytčiny).
c) V. Dokučajev;
d) K. Timiryazev;
e) K. Möbius.
(odpoveď: b.)
2. Vedec, ktorý zaviedol do vedy pojem „ekosystém“.:
a) A. Tensley;
b) V. Dokučajev;
c) K. Möbius;
d) V. Johansen.
(odpoveď: a . )
3. Doplňte medzi medzery názvy funkčných skupín ekosystému a kráľovstiev živých bytostí.
Organizmy, ktoré spotrebúvajú organickú hmotu a spracúvajú ju na nové formy, sa nazývajú. Sú zastúpené najmä druhmi patriacimi svetu. Organizmy, ktoré spotrebúvajú organickú hmotu a úplne ju rozkladajú na minerálne zlúčeniny, sa nazývajú. Sú zastúpené druhmi príbuznými ki. Organizmy, ktoré konzumujú minerálne zlúčeniny a pomocou vonkajšej energie syntetizujú organické látky, sa nazývajú. Sú zastúpené najmä druhmi patriacimi svetu.
(Odpovede(postupne): spotrebitelia, zvieratá, rozkladači, huby a baktérie, výrobcovia, rastliny.)
4. Všetky živé bytosti na Zemi existujú vďaka organickej hmote, ktorú produkujú najmä:
a) huby
b) baktérie;
c) zvieratá;
d) rastliny.
(odpoveď: G.)
5. Doplňte chýbajúce slová.
Spoločenstvo organizmov rôznych druhov, navzájom úzko prepojených a obývajúcich viac-menej homogénne územie, sa nazýva tzv. Skladá sa z: rastlín, živočíchov. Súhrn organizmov a zložiek neživej prírody, spojených cirkuláciou látok a prúdením energie do jediného prírodného komplexu, sa nazýva, príp.
(Odpovede(postupne): biocenóza, huby a baktérie, ekosystém alebo biogeocenóza.)
6. Medzi tieto organizmy patria výrobcovia:
a) krava
b) biela huba;
c) červená ďatelina;
d) osoba.
(Odpoveď: c.)
7. Vyberte zo zoznamu názvy zvierat, ktoré možno priradiť konzumentom druhého rádu: sivá krysa, slon, tiger, úplavica améba, škorpión, pavúk, vlk, králik, myš, kobylka, jastrab, morča, krokodíl, hus, líška, ostriež, antilopa, kobra, korytnačka stepná, slimák hroznový, delfín, zemiakový chrobák coloradský, pásomnica býčia, klokan, lienka, ľadový medveď, včela medonosná, komár cicajúci krv, vážka, molica, voška, žralok šedý.
(odpoveď: sivá krysa, tiger, úplavica améba, škorpión, pavúk, vlk, jastrab, krokodíl, líška, ostriež, kobra, delfín, pásomnica, lienka, ľadový medveď, komár sajúci krv, vážka, žralok šedý.)
8. Z uvedených názvov organizmov vyberte výrobcov, konzumentov a rozkladačov: medveď, býk, dub, veverička, hríb, divá ruža, makrela, ropucha, pásomnica, hnilobné baktérie, baobab, kapusta, kaktus, penicillium, kvasinky.
(odpoveď: výrobcovia - dub, divoká ruža, baobab, kapusta, kaktus; spotrebitelia - medveď, býk, veverička, makrela, ropucha, pásomnica; rozkladači - hríb, hnilobné baktérie, penicilium, kvasinky.)
9. V ekosystéme sa prenáša hlavný tok hmoty a energie:
(odpoveď: v . )
10. Vysvetlite, prečo by existencia života na Zemi nebola možná bez baktérií a húb.
(odpoveď: huby a baktérie sú hlavnými rozkladačmi v ekosystémoch Zeme. Rozkladajú odumretú organickú hmotu na anorganickú hmotu, ktorú potom konzumujú zelené rastliny. Huby a baktérie teda podporujú kolobeh prvkov v prírode, a teda aj život samotný.)
11. Vysvetlite, prečo je ekonomicky výhodné chovať bylinožravé ryby v chladiacich jazierkach pri tepelných elektrárňach.
(odpoveď: tieto jazierka sú silne zarastené vodnou vegetáciou, následkom čoho voda v nich stagnuje, čo narúša ochladzovanie odpadových vôd. Ryby jedia všetku vegetáciu a dobre rastú.)
12. Vymenuj organizmy, ktoré sú producentmi, ale nepatria do Ríše rastlín.
(odpoveď: fotosyntetické bičíkovité prvoky (napríklad zelené euglena), chemosyntetické baktérie, sinice.
13. Organizmy, ktoré nie sú absolútne nevyhnutné na udržiavanie uzavretého cyklu biogénnych prvkov (dusík, uhlík, kyslík atď.):
a) výrobcovia;
b) spotrebitelia;
c) reduktory.
Koncept ekosystémov. Doktrína biogeocenóz
Spoločenstvá organizmov sú s anorganickým prostredím spojené najužšími materiálnymi a energetickými väzbami. Rastliny môžu existovať len vďaka neustálemu prísunu oxidu uhličitého, vody, kyslíka a minerálnych solí. Heterotrofy žijú z autotrofov, ale potrebujú anorganické zlúčeniny, ako je kyslík a voda. V každom konkrétnom biotope by zásoby anorganických zlúčenín potrebné na udržanie životnej činnosti organizmov, ktoré ho obývajú, stačili na krátky čas, ak by sa tieto zásoby neobnovili. K návratu biogénnych prvkov do prostredia dochádza tak počas života organizmov (v dôsledku dýchania, vylučovania, defekácie), ako aj po ich smrti, v dôsledku rozkladu mŕtvol a rastlinných zvyškov. Spoločenstvo teda tvorí s anorganickým prostredím určitý systém, v ktorom sa tok atómov, spôsobený životnou činnosťou organizmov, zvykne uzatvárať do cyklu.
Koncept ekosystémov. Akýkoľvek súbor organizmov a anorganických zložiek, v ktorých môže prebiehať obeh látok, sa nazýva ekosystému. Tento termín navrhol v roku 1935 anglický ekológ A. Tansley, ktorý zdôraznil, že pri tomto prístupe pôsobia anorganické a organické faktory ako rovnocenné zložky a nemôžeme organizmy oddeliť od ich špecifického prostredia. A. Tansley považoval ekosystémy za základné jednotky prírody na povrchu Zeme, hoci nemajú určitý objem a môžu pokryť priestor ľubovoľnej dĺžky.
Na udržanie obehu látok v systéme je potrebné mať zásobu anorganických molekúl v asimilovanej forme a tri funkčne odlišné ekologické skupiny organizmov: producenti, konzumenti a rozkladači.
Výrobcovia autotrofné organizmy sú schopné budovať svoje telá na úkor anorganických zlúčenín. Spotrebitelia - Ide o heterotrofné organizmy, ktoré spotrebúvajú organickú hmotu výrobcov alebo iných konzumentov a premieňajú ju na nové formy. rozkladačov žiť na úkor odumretej organickej hmoty a opäť ju premieňať na anorganické zlúčeniny. Táto klasifikácia je relatívna, keďže spotrebitelia aj samotní výrobcovia pôsobia čiastočne ako rozkladači, ktorí počas svojho života uvoľňujú do životného prostredia minerálne metabolické produkty.
V zásade sa dá v systéme udržať cirkulácia atómov bez medzičlánku – konzumentov, vďaka aktivite dvoch ďalších skupín. Takéto ekosystémy sa však vyskytujú skôr ako výnimky, napríklad v oblastiach, kde fungujú spoločenstvá tvorené len z mikroorganizmov. Úlohu konzumentov v prírode plnia najmä živočíchy, ich činnosť pri udržiavaní a urýchľovaní cyklickej migrácie atómov v ekosystémoch je zložitá a rôznorodá.
Rozsah ekosystému v prírode je mimoriadne odlišný. Stupeň uzavretia v nich udržiavaných cyklov hmoty tiež nie je rovnaký, teda viacnásobné zapojenie rovnakých atómov do cyklov. Za samostatné ekosystémy možno považovať napríklad vankúš lišajníkov na kmeni stromu a rúcajúci sa peň s jeho populáciou a malú dočasnú nádrž, lúku, les, step, púšť, celý oceán a napokon celý povrch Zeme zaberá život.
V niektorých typoch ekosystémov je odstraňovanie hmoty mimo ich hraníc také veľké, že ich stabilita je udržiavaná najmä vďaka prílevu rovnakého množstva hmoty zvonku, pričom vnútorná cirkulácia je neúčinná. Sú to tečúce nádrže, rieky, potoky, oblasti na strmých svahoch hôr. Ostatné ekosystémy majú oveľa úplnejší obeh látok a sú relatívne autonómne (lesy, lúky, stepi v horských oblastiach, jazerá atď.). Ani jeden, ani ten najväčší ekosystém Zeme však nemá úplne uzavretý cyklus. Kontinenty si intenzívne vymieňajú hmotu s oceánmi, dôležitú úlohu v týchto procesoch zohráva atmosféra a celá naša planéta časť hmoty prijíma z vesmíru a časť dáva do vesmíru.
V súlade s hierarchiou spoločenstiev sa život na Zemi prejavuje aj v hierarchii zodpovedajúcich ekosystémov. Ekosystémová organizácia života je jednou z nevyhnutných podmienok jeho existencie. Zásoby biogénnych prvkov, z ktorých sú postavené telá živých organizmov, na Zemi ako celku a v každej konkrétnej oblasti na jej povrchu nie sú neobmedzené. Len systém cyklov mohol dať týmto rezervám vlastnosť nekonečna, ktorá je nevyhnutná pre pokračovanie života. Cyklus môžu podporovať a vykonávať iba funkčne odlišné skupiny organizmov. Funkčná a ekologická rozmanitosť živých bytostí a organizácia toku látok extrahovaných z prostredia do cyklov sú teda najstaršou vlastnosťou života.
Doktrína biogeocenóz. Paralelne s vývojom koncepcie ekosystémov sa úspešne rozvíja doktrína biogeocenóz, ktorej autorom bol akademik V. N. Sukachev (1942).
„Biogeocenóza- ide o súbor homogénnych prírodných javov (atmosféra, horniny, vegetácia, zver a svet mikroorganizmov, pôdne a hydrologické pomery) na známom rozsahu zemského povrchu, ktoré majú svoje špecifiká vzájomného pôsobenia týchto pojmov. zložky a určitý typ výmeny látok a energie medzi sebou a inými prírodnými javmi a predstavujúce vnútorne protirečivú jednotu, ktorá je v neustálom pohybe, vývoji “(V. N. Sukachev, 1964).
„Ekosystém“ a „biogeocenóza“ sú v podstate blízke pojmy, ale ak sa prvý z nich vzťahuje na systémy, ktoré poskytujú cykly akejkoľvek úrovne, potom je „biogeocenóza“ územným pojmom, ktorý sa vzťahuje na také územia, ktoré zaberajú určité jednotky vegetačného krytu - fytocenózy . Veda o biogeocenózach - biogeocenológia - vyrástol z geobotaniky a je zameraný na štúdium fungovania ekosystémov v konkrétnych krajinných podmienkach v závislosti od vlastností pôdy, reliéfu, charakteru prostredia biogeocenózy a jeho primárnych zložiek - hornín, živočíchov, rastlín, mikroorganizmov.
V biogeocenóze V.N. Sukachev rozlíšil dva bloky: ekotop - súbor podmienok abiotického prostredia a biocenóza je súhrn všetkých živých organizmov.
Ecotopčasto považované za abiotické prostredie, nepremenené rastlinami (primárny komplex faktorov fyzikálneho a geografického prostredia), ale biotop- ako súbor prvkov abiotického prostredia, upravených prostredietvornou činnosťou živých organizmov. Vo vnútornom zložení biogeocenózy sa rozlišujú také štrukturálne a funkčné jednotky, ako sú parcely (termín navrhol N. V. Dylis). Biogeocenotické parcely zahŕňajú rastliny, populáciu zvierat, mikroorganizmy, odumretú organickú hmotu, pôdu a atmosféru v celej vertikálnej hrúbke biogeocenózy, čím vytvárajú jej vnútornú mozaiku. Biogeocenotické parcely sa vizuálne líšia z hľadiska vegetácie: výškou a hustotou vrstiev, druhovým zložením, životným stavom a vekovým rozsahom populácií dominantných druhov. Niekedy sú dobre ohraničené zložením, štruktúrou a hrúbkou lesnej podstielky. Zvyčajne sú pomenované podľa rastlín, ktoré dominujú v rôznych úrovniach. Napríklad v chlpatom dubovo-smrekovom lese možno rozlíšiť parcely ako smrek-chlpatý, smrekovec, v oknách stromového poschodia papraď, dub sladký, dub-osika-pľúcnik, breza-smrek-smrťová pokrývka, osika-sňavka a pod.
Každá parcela má svoj vlastný fytoklíma. Na jar sa sneh v tienistých smrekových pozemkoch drží dlhšie ako na plochách pod listnatými stromami alebo v oknách. Preto sa aktívny život v parcieloch na jar vyskytuje v rôznych časoch a spracovanie detritu tiež prebieha rôznymi rýchlosťami. Hranice medzi parcelami môžu byť relatívne jasné alebo rozmazané. Vzťah sa uskutočňuje tak v dôsledku podmieňovania podmienok prostredia (výmena tepla, zmeny osvetlenia, prerozdelenie zrážok atď.), ako aj v dôsledku výmeny materiálov a energie. Dochádza k rozptylu rastlinného odpadu, k prenosu peľu, spór, semien a plodov vzdušnými prúdmi a živočíchmi, k pohybu živočíchov, k povrchovému odtoku zrážkovej a roztopenej vody, pohybu minerálnych a organických látok. To všetko podporuje biogeocenózu ako jediný, vnútorne heterogénny ekosystém.
Úloha rôznych parciel v štruktúre a fungovaní biogeocenóz nie je rovnaká, najväčšie parcely, ktoré zaberajú veľké priestory a objemy, sa nazývajú základné. Je ich málo. Určujú vzhľad a štruktúru biogeocenózy. Malé balíky sú tzv komplementárne. Ich počet je vždy väčší. Niektoré parcely sú stabilnejšie, iné podliehajú výrazným a rýchlym zmenám. Ako rastliny dozrievajú a starnú, parcely môžu výrazne meniť zloženie a štruktúru, rytmy sezónneho vývoja a rôznymi spôsobmi sa podieľať na kolobehu látok.
Ryža. 145. Okná obnovy hlavných druhov v lesnej biogeocenóze (podľa O. V. Smirnova, 1998)
Mozaikový charakter lesných biogeocenóz a vznik nových parciel je často spojený s tvorbou okien v lesoch, t.j. narušením stromového poschodia pádom starých stromov, výskytom hromadných škodcov - hmyzu, napadnutím hubami, a činnosť veľkých kopytníkov. Vytvorenie takejto mozaiky je absolútne nevyhnutné pre udržateľnú existenciu lesa a obnovu dominantných drevín, ktorých podrast sa pod materskými korunami často nemôže vyvinúť, keďže si vyžaduje iné svetelné podmienky a minerálnu výživu. Obnoviť okná pre rôzne plemená by mala mať dostatočný priestorový rozsah (obr. 145). Vo východoeurópskych listnatých lesoch ani jeden druh nemôže rodiť v oknách zodpovedajúcich výbežkom koruny jedného alebo dvoch dospelých stromov. Dokonca aj tie najodolnejšie z nich - buky, javory - vyžadujú presvetlené parcely 400–600 m 2 a plnú ontogenézu svetlomilných druhov - dub, jaseň, osika je možné dokončiť iba vo veľkých oknách najmenej 1500–2000 m 2
Na základe podrobného štúdia štruktúry a fungovania biogeocenóz v ekológii, a koncepcia mozaikovo-cyklickej organizácie ekosystémov. Z tohto hľadiska sa udržateľná existencia mnohých druhov v ekosystéme dosahuje prostredníctvom narušenia prirodzeného prostredia, ktoré sa v ňom neustále vyskytuje, čo umožňuje novým generáciám obsadiť novo uvoľnený priestor.
Biogeocenológia považuje zemský povrch za sieť susediacich biogeocenóz, vzájomne prepojených migráciou látok, no napriek tomu, aj keď v rôznej miere, vo svojich cykloch autonómne a špecifické. Špecifické vlastnosti lokality obsadenej biogeocenózou jej dávajú originalitu, ktorá ju odlišuje od ostatných, pôvodne podľa typu.
Oba pojmy – ekosystémy a biogeocenózy – sa navzájom dopĺňajú a obohacujú, čo nám umožňuje uvažovať o funkčných vzťahoch spoločenstiev a ich anorganického prostredia v rôznych aspektoch a z rôznych uhlov pohľadu.
